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同位素是指原子核内质子数相同而中子数不同的一类核素。自然界的元素几乎都有同位素，有的是稳定的，有的是不稳定的（即放射性）。稳定同位素由于无放射性，对人体无害，使用安全，在工业、农业、医学、药理学、生物学以及国防等科学技术领域里越来越显示出重要性。O元素有3个稳定同位素，即16O、17O、18O，它们在大气中的天然丰度分别为99.759atom％、0.037atom％和0.204atom％，18O是稳定同位素中应用最广泛的一种，重氧水（H218O）也是PET（核医学）显影药物上专用试剂。

 

重氧水（H218O）,英文名称18O water，化学物质登录号（CAS RN=14314-42-2）,分子量：18.02g/mol。

 

早在1943年，Clusius和Dickel采用热分散法富集了99.5％的氧-18。

 

重氧水的富集方法主要有：热分散法、电解法、化学转换反应法、热态扩散法、水精馏法。

 

（一）、以天然水为原料经精馏富集重氧水专利文献

1、生产重氧水的方法及用于富集重氧同位素水的水精馏装置

 

该发明提供了一种生产重氧水的方法和用于富集重氧同位素水的水精馏装置，该发明的方法包括用水精馏装置富集重氧同位素水、电解制备重氧同位素氧和将重氧同位素氧气与氢气化合制备重氧水等步骤。该发明的水精馏装置主要包括多个串联或串联/并联的精馏塔，各精馏塔内装填了比表面积为1000～3000m2/m3的颗粒填料和比表面积为350～700m2/m3的丝织填料。该发明的方法由于以天然水为原料，来源方便、价格便宜，生产辅助设备少，系统装置简单，操作安全，无环境污染问题。该发明的水精馏装置结构简单、操作方便，生产成本低。采用该发明的水精馏装置及生产重氧水的方法可以获得重氧同位素氧的浓度为10～97％原子、氘为天然丰度的重氧水。

 

⒉ 用于富集重氧同位素水的水精馏装置

 

该实用新型提供了一种用于富集重氧同位素水的水精馏装置，主要包括多个串联或串联/并联的精馏塔，各精馏塔内装填了比表面积为1000～3000m2/m3的颗粒填料和比表面积为350～700mm2/m3的丝织填料。该实用新型用于富集重氧同位素水的水精馏装置结构简单、操作方便，生产成本低。采用该实用新型用于富集重氧同位素水的水精馏装置可以获得重氧同位素氧的浓度为10～97％原子的重氧同位素氧气，用其作为生产重氧水的原料，可以获得重氧同位素氧的浓度为10～97％原子、氘为天然丰度的重氧水。

 

 

 

 

3、Method of enrichment of oxygen-18 in natural water

US5057225 （申请日：1990年6月8日 授权公告日：1991年10月15日） 专利权人：The University of Tennessee Research Corporation

 

美国田纳西大学研究公司（附件8，1991）获得授权的美国发明“从天然水中富集氧18的方法”，选用憎水的半透膜通过相转移富集天然水中O-18稳定同位素。

 

 

（二）、电解制备获得18O，合成重氧水

1、同位体酸素および重酸素水の製造方法および装置

JP2004-190094 （申请日：2002年12月11日 公开日：2004年7月8日） 申请人：日本昭和电工株式会社

 

以电解水法制备获得18O，经提纯再与H合成制备重氧水（H218O）。经14级提纯，18O纯度可以达到99.790％。其装置如下图。

 

（三）、低温蒸馏

1、Method and apparatus for the production of heavy oxygen water

US6321565B1 （申请日：2000年1月27日 授权公告日：2001年11月27日） 专利权人：日本Nippon Sanso Corporation

 

2、Apparatus, method for enrichment of the heavy isotopes of oxygen and production method for heavy oxygen water

US6835287 （申请日：2000年10月11日 授权公告日：2004年12月28日）专利权人：日本Nippon Sanso Corporation

 

3、Apparatus, method for enrichment of the heavy isotopes of oxygen and production method for heavy oxygen water

US2005/0129592A1 （申请日：2004年11月15日 公开日：2005年6月16日） 申请人：日本Nippon Sanso Corporation

采用低温蒸馏水在氧的蒸馏柱上获得氧的稳定同位素，包括17O和18O，H与富集获得的氧的稳定同位素反应制备17O和18O重氧水。其产物同时包括16O16O、16O17O、16O18O、17O17O、17O18O、18O18O。

这三份专利的装置流程图稍有不同。

  

 

（四）、激光照射有机化合物

1、18Oの浓缩方法

JP2003-265932 （申请日：2002年3月14日 公开日：2003年9月24日） 申请人：株式会社ナード研究所

 

用激光照射饱和脂肪酯，选择性地断开18O－C键或者16O－C键，从而富集获得18O。

下图为激光照射时间与光照强度之间的关系。

 

 

 

 

 

引用出处 Citation：

CN1631768A （申请日：2003年12月24日 公开日：2005年6月29日） 申请人：上海化工研究院

CN2675635Y （申请日：2003年12月24日 授权公告日：2005年2月2日） ZL专利号：20030122780.4 专利权人：上海化工研究院

供稿人：唐鹃  供稿时间：2005-7-27

www.istis.sh.cn/list/list.aspx?id=1957